Top Banner
Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób narażonych na pyłowe zanieczyszczenia powietrza w konurbacji katowickiej
14

Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Jan 20, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Wskaźnikowe składniki mineralnew tkance płucnej osób narażonychna pyłowe zanieczyszczenia powietrzaw konurbacji katowickiej

Page 2: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

NR 3046

Page 3: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Mariola Jabłońska

Wskaźnikowe składniki mineralnew tkance płucnej osób narażonychna pyłowe zanieczyszczenia powietrzaw konurbacji katowickiej

Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego Katowice 2013

Page 4: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Redaktor serii: Nauki o ZiemiAndrzej T. Jankowski

RecenzenciMaciej PawlikowskiMichał Sachanbiński

Publikacja będzie dostępna — po wyczerpaniu nakładu — w wersji internetowej:

Śląska Biblioteka Cyfrowawww.sbc.org.pl

Redaktor: Barbara Todos-BurnyProjektant okładki: Małgorzata PleśniarRedaktor techniczny: Barbara ArenhövelKorektor: Lidia SzumigałaŁamanie: Edward Wilk

Copyright © 2013 byWydawnictwo Uniwersytetu ŚląskiegoWszelkie prawa zastrzeżone

ISSN 0208-6336ISBN 978-83-226-2189-9

WydawcaWydawnictwo Uniwersytetu Śląskiegoul. Bankowa 12B, 40-007 Katowicewww.wydawnictwo.us.edu.ple-mail: [email protected] I. Ark. druk. 10,0. Ark. wyd. 12,0.Papier offset. kl. III, 90 g Cena 24 zł (+ VAT)

Druk i oprawa: PPHU TOTEM s.c.M. Rejnowski, J. Zamiaraul. Jacewska 89, 88-100 Inowrocław

Page 5: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Spis treści

Wykaz ważniejszych oznaczeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1. Wstęp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2. Zanieczyszczenia pyłowe atmosfery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.1. Źródła pyłowych (naturalnych i antropogenicznych) zanieczyszczeń atmosfery . 132.2. Przegląd badań zanieczyszczeń pyłowych powietrza w konurbacji katowickiej . 152.3. Badania mineralogiczne pyłów w płucach ludzi . . . . . . . . . . . . . 16

3. Zarys budowy dróg oddechowych człowieka . . . . . . . . . . . . . . . 19

4. Ogólna charakterystyka obszaru badań . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5. Charakterystyka próbek oraz zastosowane metody badań . . . . . . . . . . 25

5.1. Charakterystyka próbek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255.2. Metody badań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5.2.1. Badania mikroskopowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275.2.2. Analizy chemiczne i oznaczenie substancji mineralnej . . . . . . . . 285.2.3. Metody identyfikacji faz mineralnych z zastosowaniem transmisyjnej

mikroskopii elektronowej (TEM) . . . . . . . . . . . . . . . . 295.2.4. Analiza ziarnowa i obliczenia statystyczne . . . . . . . . . . . . 33

6. Wyniki badań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6.1. Ilość substancji mineralnej w tkance płucnej . . . . . . . . . . . . . . 356.2. Badania mineralogiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.2.1. Składniki główne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436.2.1.1. Węglany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436.2.1.2. Krzemiany i glinokrzemiany . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.2.2. Składniki podrzędne występujące w tkankach płucnych . . . . . . . . 566.2.2.1. Krzemionka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566.2.2.2. Tlenki i wodorotlenki żelaza . . . . . . . . . . . . . . . 606.2.2.3. Chlorek sodu i chlorek potasu (halit i sylwin) . . . . . . . 68

Page 6: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

6.2.3. Składniki akcesoryczne występujące w tkankach płucnych . . . . . . 726.2.3.1. Żelazo metaliczne i stopy metali . . . . . . . . . . . . . 726.2.3.2. Siarczki (ołowiu, cynku i żelaza) . . . . . . . . . . . . . 766.2.3.3. Inne tlenki proste (niezawierające żelaza) oraz pozostałe tlenki

złożone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.2.3.4. Siarczany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856.2.3.5. Fosforany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896.2.3.6. Cząstki o nieokreślonych strukturach . . . . . . . . . . . 93

7. Wyniki analiz chemicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

7.1. Pierwiastki główne występujące w tkance płucnej człowieka . . . . . . . . 977.2. Pierwiastki podrzędne występujące w tkance płucnej . . . . . . . . . . . 997.3. Pierwiastki śladowe występujące w tkance płucnej . . . . . . . . . . . . 1007.4. Zawartość krzemionki oznaczonej chemicznie w tkance płucnej . . . . . . 103

8. Dyskusja wyników . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

8.1. Ilość substancji mineralnej w tkance płucnej . . . . . . . . . . . . . . 1058.2. Składniki mineralne w tkance płucnej . . . . . . . . . . . . . . . . . 1078.3. Porównanie wskaźnikowych składników mineralnych w tkance płucnej ze skła-

dem mineralnym pyłów atmosferycznych w konurbacji katowickiej . . . . . 1108.4. Rozmiary cząstek, rozpuszczalność składników mineralnych i ich wpływ na

zdrowie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1158.5. Wyniki analiz składu chemicznego pierwiastków występujących w tkance

płucnej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

9. Wnioski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157������ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

6 Spis treści

Page 7: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

1. Wstęp

Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do20 m3 powietrza (BRANDYS, 1999; YUSZKIN, 2004). Nawet najczystsze powietrze za-wiera nie mniej niż 1 mln cząstek w 1 m3 powietrza. Na przykład na Antarktydziew 1 dm3 powietrza zawieszonych jest 1—6 ⋅ 105 cząstek (YUSZKIN, 2004). Szacujesię, że w atmosferze ziemskiej znajduje się około 200 mln Mg zawieszonej substan-cji mineralnej (YUSZKIN, 2004). Największe znaczenie dla ludzi ma dolna warstwatroposfery, w skład której oprócz gazów wchodzą pyły i aerozole wpływające nega-tywnie na jakość powietrza (POSFAI, MOLNAR, 2000; HAN i in., 2003).

Skład aerozoli i pyłów atmosferycznych jest bardzo złożony. Można w nim zna-leźć zarówno większość powszechnie występujących, ale też i rzadko spotykanychminerałów (YUSZKIN, 2004). Zasadniczy wpływ na zanieczyszczenie atmosfery mająaerozole morskie (Van GLASOW, 2006) oraz pyły pochodzące z wietrzenia i erozjiskał (KLEIN, 1993).

Na jakość atmosfery wpływają też erupcje wulkanów, powodujące w krótkimczasie emisję ogromnych ilości zanieczyszczeń. Przykładem może tu być wybuchwulkanu Pinatubo w 1991 r., który w ciągu zaledwie dwóch pierwszych dni erupcjidostarczył do atmosfery niemal 20 mln Mg pyłów (GUO i in., 2004). Swój udziałw zanieczyszczeniu atmosfery mają też pyły pochodzące z pożarów lasów i stepów(GIERE, QUEROL, 2010).

Oprócz źródeł naturalnych, zanieczyszczenie atmosfery spowodowane jest rów-nież działalnością ludzi. Chociaż udział emisji antropogenicznej w globalnym za-nieczyszczeniu atmosfery wynosi zaledwie 300 ⋅ 106 Mg rocznie, w porównaniuz 2 000 ⋅ 106 Mg rocznie emitowanymi ze źródeł naturalnych (KLEIN, 1993), a udziałantropogenicznych cząstek frakcji zawieszonej o średnicy aerodynamicznej poniżej10 µm stanowi tylko 2—3 %obj. globalnej emisji pyłowych zanieczyszczeń atmosfe-ry, to jednak w rejonach silnie uprzemysłowionych udział pyłów antropogenicznychmoże być dominujący (JABŁOŃSKA, 2003; JABŁOŃSKA i in., 2001; JABŁOŃSKA i in.,2003). Skład cząstek o średnicy aerodynamicznej poniżej 10 µm (PM10) w rejonachmiejsko-przemysłowych głównie zależy od lokalizacji źródeł emisji pyłów oraz odwarunków meteorologicznych (GROBETY i in., 2010).

Page 8: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Człowiek oddycha więc mieszaniną powietrzno-mineralną zawierającą aerozoleoraz pyły o rozmiarach cząstek od 0,001 µm do 1 000 µm, a każdy wdech może za-wierać do miliona cząstek mineralnych (YUSZKIN, 2004). Tak duża ilość pyłów i ae-rozoli nie jest obojętna dla organizmu ludzkiego, co potwierdziły badania epidemio-logiczne wpływu stężenia pyłów PM10 na zdrowie człowieka (POPE, DOCKERY, 2006).Jednakże właściwości cząstek odpowiedzialnych za działanie toksyczne nie zostałydobrze zbadane (GROBETY i in., 2010). Niewiele wiadomo na temat reakcji utlenianiacząstek i ich powierzchni reaktywnych oraz rozmiarów cząstek i ich składu chemicz-nego, a więc parametrów, które mają ogromny wpływ na zdrowie ludzi, szczególniepowodujących choroby dróg oddechowych i układu krążenia (HARRISON, YIN, 2000;SCHINS, 2002). Również niekompletna jest wiedza o składzie fazowym cząstek wdy-chanych przez ludzi i rezydujących w ich płucach.

Większość prowadzonych badań dotyczyła chorób zawodowych na stanowiskachpracy, gdzie narażenie na pyły mineralne było duże (WAGNER, 1980; MANKE i in.,1990; STETTLER i in., 1991; TOSSAVAINEN, 1997; DUMORTIER, 2006; GIERE i in., 2011).Do tej pory badania środowiskowe składu mineralnego pyłów w tkance płucnej byływykonane tylko przez L. PAOLETTIEGO i in. (1987) oraz A. CHURGA i B. WIGGSA (1987).

Najnowsze badania wskazują na toksyczny wpływ wdychanych nanocząstek mi-neralnych, które mogą przyczyniać się do wielu chorób układów: krążenia, oddecho-wego, pokarmowego i nerwowego (BUZEA i in., 2007).

Badania substancji mineralnej w płucach są elementem tzw. mineralogii czło-wieka.

W organizmie człowieka występują dwie grupy minerałów. Pierwszą stanowiąminerały konstruktywne (głównie bioapatyt i brushit) niezbędne do prawidłowegofunkcjonowania organizmu, wchodzące w skład kości, paznokci, zębów itp. (PAWLI-

KOWSKI, 1987, 1993; SKINNER, 2000; GLIMCHER, 2006; BOSKEY, 2007). Druga grupa tominerały patogenne, tworzące się na skutek procesów związanych ze złym funkcjo-nowaniem organizmu bądź jego starzeniem się. Wówczas dochodzi do powstawaniamiędzy innymi fosforanów apatytopodobnych, amorficznych fosforanów wapnia,withlokitu, struvitu, newberyitu, whewellitu, weddelitu, kalcytu, cholesterolu i kwasumoczowego, które są składnikami kamieni nazębnych, tzw. zwapnień naczyń krwio-nośnych, kamieni żółciowych, nerkowych i moczowych (DEGANELLO i in., 1981; PAW-

LIKOWSKI, 1987, 1993; LEMANN i in., 1996; WESSON, WARD, 2007).W Polsce badania nad mineralogią człowieka prowadzi M. PAWLIKOWSKI (1987,

1993), który między innymi dokonał szczegółowego opisu mineralizacji serca i na-czyń dużych (PAWLIKOWSKI, PFITZNER, 1999). Podjął także badania nad rozpuszcza-niem związków mineralnych w celu udrożnienia naczyń krwionośnych (PAWLIKOWSKI,2003). Rezultaty badań M. Pawlikowskiego wskazały na potrzebę korzystania z analizmineralogicznych w celu rozpoznania powstających w organizmie człowieka biomine-rałów (PAWLIKOWSKI, 1991). W ostatnim czasie również lekarze dostrzegają potrzebęprowadzenia badań interdyscyplinarnych, które przyczynią się do lepszego zrozumie-nia procesów tworzenia się biomineralizacji patogennej w organizmie człowieka orazpozwolą na szukanie rozwiązań umożliwiających jej powstrzymanie bądź spowolnie-nie (KARWOWSKI, NAUMNIK, 2011). Badania interdyscyplinarne mają także ogromne

10 1. Wstęp

Page 9: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

znaczenie dla zrozumienia oddziaływania pyłów mineralnych na zdrowie człowieka.Stan wiedzy na ten temat prezentuje rozdział 2.3 niniejszej pracy.

Zasadniczym celem pracy jest porównanie składników mineralnych stwierdzo-nych w tkance płucnej osób z konurbacji katowickiej1 ze składnikami pyłowych za-nieczyszczeń powietrza w tym regionie.

Spośród składników mineralnych pyłów przedostających się do dróg oddecho-wych niektóre mogą mieć właściwości charakterystyczne dla określonego rodzajuźródła emisji (np. transport, hutnictwo żelaza, metali kolorowych itp.). Stanowią za-tem mineralne wskaźniki źródeł emisji. Wskaźnikami mineralnymi są te składnikisubstancji mineralnej w tkance płucnej, których skład fazowy i chemiczny orazszczególne właściwości mogą pomóc w identyfikacji prawdopodobnego źródła po-chodzenia. Wskaźnikami mineralnymi są zarówno minerały, jak i substancje antropo-geniczne, które dostały się do płuc podczas oddychania zanieczyszczonym powiet-rzem. W tkance płucnej dochodzi również do mineralizacji określanej przez lekarzyjako zwapnienie płuc, spowodowanej procesami fizjologicznymi. Powstające w tensposób autogeniczne substancje mineralne mogą być także traktowane jako wskaźni-kowe, jeśli mają cechy pozwalające na ich odróżnienie od substancji mineralnych po-chodzących spoza organizmu człowieka.

W pracy postawiono tezę, że analiza porównawcza składu mineralnego tkanekpłuc i pyłów atmosferycznych doprowadzi do wyznaczenia wskaźników mineralnych,które pozwolą na odróżnienie substancji pochodzących z określonych źródeł emisjipyłów atmosferycznych od substancji mineralizacji autogenicznej w tkance płucnej.Ponadto podjęto próbę określenia stopnia modyfikacji składników mineralnych pyłówprzez czynniki fizjologiczne w tkance płucnej.

Znajomość składu mineralnego wskaźników oraz ich rozmiary umożliwiają wy-różnienie faz mineralnych potencjalnie szkodliwie oddziałujących na organizmczłowieka.

Badano również zależności między ilością oraz składem fazowym wskaźnikówmineralnych, z uwzględnieniem wielkości pojedynczych cząstek, a płcią, wiekiem oraznałogiem palenia papierosów. W pracy zamieszczono także wyniki analiz chemicz-nych próbek tkanki płucnej na zawartość wybranych pierwiastków biogennych i metaliciężkich (wapń, magnez, potas, sód, fosfor, żelazo, glin, miedź, cynk, bar, mangan,stront, ołów i kadm) oraz krzemionki. Rezultaty tych analiz pozwoliły na wyróżnieniezwiązków mogących negatywnie wpływać na zdrowie ludzi. Analizy chemiczne sąkomplementarne w stosunku do fazowej analizy mineralogicznej, gdyż część pier-wiastków chemicznych dostających się do płuc nie tylko wchodzi w skład substancjimineralnej, ale wbudowuje się w związki organiczne tworzące tkankę płucną.

Do badań wybrano konurbację katowicką, jako jeden z najsilniej zurbanizowa-nych, uprzemysłowionych i zanieczyszczonych regionów w Europie (RUNGE, 2011;RUNGE, RUNGE, 2008; RUNGE, KŁOSOWSKI, 2011; SPÓRNA, 2012). Z danych GUS(Rocznik Statystyczny, 2010) wynika, że w 2009 r. niemal 77% zgonów w Polscebyło wynikiem chorób cywilizacyjnych (choroby układu krążenia, nowotwory, choro-

1. Wstęp 11

1 Nazwa zgodna z najnowszą obowiązującą nomenklaturą (RUNGE, 2011; SPÓRNA, 2012).

Page 10: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

by układu oddechowego), w dużej części powodowanych złym stanem środowiska,w tym głównie zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego. Duży udział w tejstatystyce ma konurbacja katowicka.

Niniejsza publikacja jest pierwszym w Polsce opracowaniem prezentującymskład mineralny cząstek w płucach ludzi. Badania mineralogiczne uwzględniająceskład fazowy i chemiczny oraz rozmiary i morfologię cząstek osadzonych w tkancepłucnej mogą być pomocne w określaniu najważniejszych źródeł zanieczyszczeń,mogących mieć największy wpływ na zdrowie ludzi mieszkających w silnie uprze-mysłowionych regionach.

Serdeczne podziękowania składam przede wszystkim Panu prof. zw. dr. hab. Ja-nuszowi Janeczkowi, kierownikowi Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii naWydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego, który zachęcił mnie do podjęcia ba-dań nad mineralogią pyłów w tkance płucnej, za wszechstronną pomoc oraz stworze-nie odpowiednich warunków pozwalających na zrealizowanie niniejszej pracy.

Dziękuję Panom prof. dr. hab. Michałowi Sachanbińskiemu i prof. dr. hab.inż. Maciejowi Pawlikowskiemu, którzy podjęli trud recenzji niniejszej monografii,a ich cenne uwagi krytyczne sprawiły, że opracowanie przybrało ostateczny kształt.

Pragnę również podziękować firmie DiagnoMed oraz Panom prof. dr. hab.n. med. Andrzejowi Gabrielowi i dr. n. med. Jackowi Kasnerowi za udostępnieniemateriału do badań.

Jestem wdzięczna Pani prof. dr hab. Danucie Stróż oraz Panu prof. dr. hab. Józe-fowi Lelątce z Instytutu Nauki o Materiałach Uniwersytetu Śląskiego za umożliwie-nie mi wykonania analiz TEM, a Panom prof. dr. hab. Jerzemu Widermannowii dr. Krzysztofowi Radwańskiemu z Instytutu Metalurgii Żelaza w Gliwicach zaumożliwienie prowadzenia badań SEM i TEM. Chcę również podziękować Panudr. Markowi Gigli z Instytutu Nauki o Materiałach Uniwersytetu Śląskiego za umoż-liwienie mi korzystania z programu Eldyf, dzięki któremu mogłam dokonać inter-pretacji uzyskanych wyników analiz TEM. Panom dr. Krystianowi Prusikowi orazmgr. Janowi Rakowi dziękuję za cierpliwość i pomoc w trakcie wykonywania samo-dzielnych analiz TEM.

Szczególne podziękowania kieruję do Pani dr Beaty Smiei-Król, która poświęciłaswój cenny czas, spędzając ze mną wiele godzin podczas wykonywania badań natransmisyjnym mikroskopie elektronowym. Dzięki temu mogłam przeprowadzićwiększą liczbę badań w krótszym czasie. Pani dr Lucynie Lewińskiej-Preis i Panudr. Andrzejowi Kicie z Uniwersytetu Śląskiego składam podziękowania za pomocw wykonaniu analiz chemicznych. Dziękuję również Panu prof. dr. hab. Eugeniuszo-wi Gałuskinowi, Pani dr hab. Irinie Gałuskinie, Panu dr hab. Stanisławowi Duberowioraz Pani dr Danucie Smołce-Danielowskiej za cenne uwagi i stymulujące dyskusjew trakcie pisania pracy.

Dziękuję także mojemu mężowi Grzegorzowi za pomoc w opracowaniu staty-stycznym i graficznym danych, a pozostałym członkom rodziny za uwolnienie odwiększości obowiązków domowych, co pozwoliło mi ukończyć pisanie niniejszejmonografii.

12 1. Wstęp

Page 11: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Mariola Jabłońska

Indicative mineral componentsin lung tissue of persons exposed

to aerosol atmospheric contaminationsin the Katowice Conurbation

S u m m a r y

The aims of the work was to compare mineral components found in lung tissues of in-habitants of the Katowice Conurbation with dust components of atmospheric pollution in thisregion. Mineral components of dust reaching lungs can show characteristic features, dependon sources of their emission. Thus they can be considered as emission indicators. In this pro-ject the mineral indicators are called these components of mineral substance in lung tissue,which phase and chemical composition together with other particular features can help in theidentification of their possible source.

Mineralogical investigations with the scanning electron microscopy (SEM) and transmis-sion electron microscopy (TEM), and chemical analyses (ICP) were carried out on 34 humanlung tissues coming from donors exposed to dust contaminants in the Katowice Conurbation.Samples, from 13 women and 21 men without any cancer cells, were taken as the section ma-terial from persons which in their work were not exposed to dust contaminants, and whichdeceased as a result of accidents.

The carried out mineralogical research enabled to find several mineral components inlung tissue. Biogenic carbonates were dominant, including calcite and Mg-calcite. Most ofother components were the same as those present in phases of the polluted Katowice Conur-bation. Among them were such minerals as: amorphous aluminosilicates with spherical par-ticle shapes, mullite, trydimite, iron oxides (magnetite, hematite, and wustite), other simpleoxides, iron sulphides, barite and REE phosphates. They were considered mineral indicatorspointing out to anthropogenic origin related to hard coal combustion and processing. Quartz,micas, feldspars, amphiboles and pyroxenes were regarded as indicators of emission from na-tural sources. The presence of lead and zinc sulphides is related to exploitation or processingof zinc and lead ores. Particles of metallic iron and alloys were included to anthropogenic in-dicators connected to metallurgical industry. Ferrihydrite and goethite are thought to be pro-ducts of reaction of lung fluids with mineral particles rich in iron. Calcium phosphate wasonly rarely found in healthy lung tissues, thus this mineral component was included into bio-genic indicators of pathogenic mineralization.

In was found that the amount of mineral substances present in lung tissues increaseswith age. It can be caused by the occurrence of autogenic mineralization related to physiolo-gical processes and accumulation of pollution, mainly of anthropogenic origin, as well as in-creasing pathogenic mineralization, i.e. so called latent mineralization caused by incorpora-tion of some metals into lung tissue.

Page 12: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Chemical analyses of selected main elements (Ca, Na Fe, and P) indicated that their con-centrations are not related to sex but possibly to age. Among selected minor elements occur-ring in lung tissue (Zn, Al, K, and Mg) the highest variability of concentrations was shownby zinc and aluminum. It was found that the amount of zinc in lung tissue decreases with agewhereas alumina amount increases. It is believed that the age increase of aluminum contentscan indicate dissolution of aluminosilicates and accumulation of aluminum in lung tissues. Itsuggests that aluminum forms latent mineralization. Analysis of selected trace elements (Pb,Cd, Cu, Sr and Mn) shows that their concentrations are not related to sex. Presence of Pb andCd in lung tissues confirms toxic metal occurrence in the air of the Katowice Conurbation.

This work indicates the need to carry out investigations enabling identification of mine-rals formed in a human organism, which can help in better understanding the influence ofenvironmental factors on human health. The development of these research methods give po-ssibility of close interdisciplinary cooperation of mineralogists, geochemists and physicians.

158 Summary

Page 13: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

Mariola Jabłońska

���������� ����� ��� ���� ������� ����� ����,

������������� ����������� ������������ �������,� ���������� ���������

� � � � � �

����� �� ���� �� �� �������� ������ �������� ��, ���������-� ��� � ��� � � ��� ����� �� �� ���� � � ������, � �������,����������� � ���� � �� � ���� �. ������� �� ������ ������, ! !-����� � ������, � ��� �������� ����� !��������� �� ������, ���������� ��! ��� ��� �������. " �� ���� �� �� ��������� ����� ���������� ��� � ��� � � ���, �� ��� � ���������� � ��� � � ���, ��#� �� � ���� �� ����, � ��� ! � �� � ����������� � �� # � ��� ���.

���� �������� ������ ��� � ��! ��� ���� ������ �� ���� �� ! �:��������� (SEM) � �������� � (TEM), ��#� ���������� ���� (ICP)���� !� ������� 34 !� �� ��� � � ��� �����, ! ������$���� �������� ���� � �������� � �� ���� � � ������. %� �� (13 #���, 21 ��#��)� � ���#�� �� ��� ���� �, ���� ! ����� �� ����� � ������ �����, �����$�� !� ����� �� � ����, ���� � � !������ ��������� � ����, ��������� �� �������� �� �������, �� ������ ��� ���! �.

"�! ���� ����� �������� ���� ! �� �� !�������� ��� ��� ���-����� �� � ��� � � ���. &� ���� ��� ��: ������ � ������� ������,�������� � ���������� ����. & ��$���� ������ ��, ���#���� ��� � � ���, ���������� � ������ � � ����� � ������ �� ���� �. ������� ���, ���#��� � ��� � � ���, ���� �� ��� �������,������� ����������� � ���, ������, ��������, ����� #���� (������, ������,������), ������ !� ���� �����, �������� #����, ����, ��#� � ���� REE ����� � �������� ����� �� �� ! �� � !� ��� #����, ������� � �#����� � !����� �� � ����. ����, ����, �%', ���� �� � !�� ���� � ����� � ����� ��, ������� ������� ��� ���. %���������� � ��� � ���� ������� � ��� � ���� ���� � � ����� � !����� �� � ��� ���� ���� ��� ���. *������ ���������� � #���� � �!��� ����� ��������������� �� �� ! ���� ����� ��, ������ � ������������� �!� ��$�� ����. +���������� � ����� ����������� � , �� !� ����� ���������� � ������� ���� � � � ��������� �������, � ������ #���� �, �� ��������������� ����������� ��� ���� � ��� � � ���. ���� � �� � � ���� � � ��� ������� � ��� ������, �� �� ��� ���� � �� �� ������� ��, � � ��� � #�� ������ ��� ��!� !� �� � ����������.

Page 14: Wskaźnikowe składniki mineralne w tkance płucnej osób … · 2013. 6. 14. · 1. Wstęp Przez układ oddechowy dorosłego człowieka codziennie przepływa od 12 m3 do 20 m3 powietrza

&�� ��� ��� , �� � ������� �������� ��, !������������� � ��� � ����, ������������ � � ���� �. /��� ��� �, �� �� � #�� ���� ���� ��� !����������� �� �� � ����������, ���� � ���� � ��������� !� ������� � !����� �������� ��, ����� ��� �, ���� � �� ! �� �������������, ��#� ����������� !� �� � ����������� � �� ����� ������ � ����������� (���������� �������� �� � ��� ����� � � ������������ � � ���).

"�! ���� ���������� ���� ������ ����� ������ � (Ca, Na Fe, P)! ����, �� �� � ���#�� � ������ � ! �, � ��� � � ����. /���������� �� � ���!��� ������ � (Zn, Al, K, Mg), � ������� � ��� � � ���,��� � ��$� ������� ��� �������� ��� ��� � ������. 0�� ��� , �� � ���#�� ��� � ��� � � ��� ����$���� � � ���� �, � � ����� ��� ���#�� ������ �����. 0�� ��� , �� � �� � ���#�� ������ � � �-��� � � #�� ������� ���� ��� ��� ��� ������ � � � !���� �� � ������ � ��� � � ���, �� ! �� ���� ���������� ��� ������ �� �����������������. 5 � ��� ��� � ������ ���� ������ � (Pb, Cd, Cu, Sr,Mn) ������ , �� �� � ���#�� ������ � ! �. %���������� Pb � Cd � ��� � ���� ! ����#��� !���������� � ��������� ����� � � �� ����� � �� ���� �� ������.

5�� ��� �� � �������, �� ��� ��� !� ����� ������ ���, ! �� ������� � ���������� ��� �������� ���, ���������� � ������ ��� ���,� � ��� ! � ��� ! ��� ������ ��� � � ���#���� ����� �� � ��� �����.������� ��� � � ������ ��� ��� � �� # ��� ��� � ��#�����!��� � � ���������� ����� � �, �� ����� � � �����.

160 ������